【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用戶(hù)界面與系統(tǒng)權(quán)限。③ 排課管理子模塊。該模塊包括：手動(dòng)課程管理、自動(dòng)排課管理、手動(dòng)調(diào)節(jié)管理、排課異常管理以及班級(jí)、教師課表管理5個(gè)部分。如圖33所示：圖33 系統(tǒng)模塊圖 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 建立數(shù)據(jù)庫(kù)的基本工具建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)我們有多種選擇，現(xiàn)在市場(chǎng)上有各種各樣的數(shù)據(jù)庫(kù)，而且每一種數(shù)據(jù)庫(kù)都有其自身的特點(diǎn)，不能說(shuō)哪一種更好，只能在其中尋找一種能更好地適應(yīng)系統(tǒng)需求、更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的要求以及適應(yīng)開(kāi)發(fā)人員的習(xí)慣。在本系統(tǒng)中，作為高校排課系統(tǒng)是一個(gè)比較小的應(yīng)用系統(tǒng)，它所產(chǎn)生和處理的數(shù)據(jù)量也比較小。因此，沒(méi)有必要使用像SQL Server和Oracle這樣的大型數(shù)據(jù)庫(kù)。我首先想到的是Microsoft Office中的Access數(shù)據(jù)庫(kù)在計(jì)算機(jī)上的應(yīng)用比較普及，是開(kāi)發(fā)小型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的比較理想的選擇，所以，在本系統(tǒng)中我選擇了Access數(shù)據(jù)庫(kù)。Access作為一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，它被集成在Microsoft Office中。Access數(shù)據(jù)庫(kù)處理的基本結(jié)構(gòu)，采取關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)模式。與其他的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)相比，Access更加簡(jiǎn)單易學(xué)，一個(gè)普通的計(jì)算機(jī)用戶(hù)可以很快地掌握它。Access 2000的功能十分強(qiáng)大，利用它可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)信息保存、維護(hù)、查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、打印、交流、發(fā)布，而且它可以十分方便地與Office其他組件交流數(shù)據(jù)，這些功能對(duì)一個(gè)一般用戶(hù)而言已經(jīng)足夠了。 設(shè)計(jì)原則要設(shè)計(jì)出一個(gè)好的管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，除滿(mǎn)足系統(tǒng)所要求的功能外，還必須遵守下列原則：（1） 基本表的個(gè)數(shù)越少越好。（2） 主鍵的個(gè)數(shù)越少越好。鍵是表間連接的工具，主鍵越少，表間的連接就越簡(jiǎn)單。（3） 字段的個(gè)數(shù)越少越好。（4） 所有基本表的設(shè)計(jì)均應(yīng)盡量符合第三范式。在數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)中，如何處理多對(duì)多的關(guān)系和如何設(shè)計(jì)主鍵，是兩個(gè)有著較大難度、需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)在概念設(shè)計(jì)階段中，設(shè)計(jì)人員從用戶(hù)的角度看待數(shù)據(jù)及處理要求和約束，產(chǎn)生一個(gè)反映用戶(hù)觀點(diǎn)的概念模式。然后再把概念模式轉(zhuǎn)換成邏輯模式。將概念設(shè)計(jì)從設(shè)計(jì)過(guò)程中獨(dú)立開(kāi)來(lái)，使各階段的任務(wù)相對(duì)單一化，設(shè)計(jì)復(fù)雜程度大大降低，不受特定DBMS的限制。我深入分析后，確定在本系統(tǒng)中將使用以下幾個(gè)數(shù)據(jù)表，同時(shí)為了便于使用數(shù)據(jù)，在各個(gè)數(shù)據(jù)表中增加代碼屬性作為其主碼。（1） 課程信息數(shù)據(jù)庫(kù)：記錄課程的基本信息屬性：（課程名稱(chēng)，課程代碼，課程類(lèi)型，考核方式，課程性質(zhì)）其中課程代碼唯一標(biāo)識(shí)一門(mén)課程，課程類(lèi)型用來(lái)確定課程優(yōu)先級(jí)，而課程性質(zhì)是課程所需教室條件的信息，如：是否需要多媒體。如表31所示：表31 課程信息表字段名稱(chēng)數(shù)據(jù)類(lèi)型字段大小可否為空索引課程名稱(chēng)文本10否有（無(wú)重復(fù)）課程類(lèi)別文本10否無(wú)考核方式文本10否無(wú)課程性質(zhì)文本10否無(wú)（2） 教師信息數(shù)據(jù)庫(kù)：記錄院系教師的基本信息屬性：（教師姓名，教師代碼，職稱(chēng)，學(xué)位，住所）其中教師代碼唯一標(biāo)識(shí)一位教師，教師職稱(chēng)和學(xué)位確定教師優(yōu)先級(jí)，住所判斷老師是否在校外居住，排課時(shí)給予一定的優(yōu)先級(jí)。如表32所示：表32 教師表字段名稱(chēng)數(shù)據(jù)類(lèi)型字段大小可否為空索引教師代碼數(shù)字10否有（無(wú)重復(fù)）教師姓名文本10否有（無(wú)重復(fù)）職稱(chēng)文本10否無(wú)學(xué)位文本10否無(wú)住所文本10否無(wú)（3） 教室信息數(shù)據(jù)庫(kù)：記錄教室的基本信息屬性：（教室名稱(chēng)，教師代碼，教室容量，教室性質(zhì)）其中教室代碼唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)教室，教室容量和性質(zhì)分別判斷是否與班級(jí)和課程性質(zhì)的相匹配。如表33所示：表33 教室表字段名稱(chēng)數(shù)據(jù)類(lèi)型字段大小可否為空索引教室代碼數(shù)字10否有（無(wú)重復(fù)）教室名稱(chēng)文本10否有（無(wú)重復(fù)）教室容量數(shù)字10否無(wú)教室性質(zhì)文本10否無(wú)（4） 班級(jí)信息數(shù)據(jù)庫(kù)：記錄班級(jí)的基本信息屬性：（班級(jí)號(hào)，班級(jí)代碼，班級(jí)人數(shù)，所在專(zhuān)業(yè)，所屬年級(jí)）其中班級(jí)代碼唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)班級(jí)，所屬年級(jí)用來(lái)確定該班級(jí)有哪些課程。如表34所示：表34 班級(jí)表字段名稱(chēng)數(shù)據(jù)類(lèi)型字段大小可否為空索引班級(jí)名稱(chēng)文本10否有（無(wú)重復(fù)）班級(jí)人數(shù)數(shù)字10否無(wú)所在專(zhuān)業(yè)文本10否無(wú)所在年級(jí)文本10否無(wú)（5） 課程申請(qǐng)庫(kù)：記錄課程申請(qǐng)的基本信息屬性：（申請(qǐng)代碼，班級(jí)名稱(chēng)，課程名稱(chēng)，開(kāi)始周，周學(xué)時(shí)，教師姓名，學(xué)分，開(kāi)始周，周數(shù)）其中申請(qǐng)代碼唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)申請(qǐng)記錄。如表35所示：表35 課程表字段名稱(chēng)數(shù)據(jù)類(lèi)型字段大小可否為空索引申請(qǐng)代碼數(shù)字10否有（無(wú)重復(fù)）課程名稱(chēng)文本10否有（無(wú)重復(fù)）教師姓名文本10否有（無(wú)重復(fù)）班級(jí)名稱(chēng)文本10否有（無(wú)重復(fù)）周課數(shù)數(shù)字10否無(wú)學(xué)分?jǐn)?shù)字10否無(wú)開(kāi)始周數(shù)字10否無(wú)周數(shù)數(shù)字10否無(wú)（6） 班級(jí)和教室課表庫(kù)：記錄班級(jí)和教室的課表信息，按班級(jí)和教室生成相應(yīng)的課表（7） 密碼表庫(kù)：記錄用戶(hù)信息和用戶(hù)相對(duì)應(yīng)的密碼，根據(jù)用戶(hù)的身份設(shè)置系統(tǒng)的權(quán)限，如表36所示：表36 密碼表字段名稱(chēng)數(shù)據(jù)類(lèi)型字段大小可否為空索引用戶(hù)名文本10否有（無(wú)重復(fù)）密碼文本10否無(wú) ER圖數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) 利用ER圖方法進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的概念設(shè)計(jì)，可分成三步進(jìn)行：首先設(shè)計(jì)局部ER模式，然后把各局部ER模式綜合成一個(gè)全局模式，最后對(duì)全局ER模式進(jìn)行優(yōu)化，得到最終的模式，即概念模式。（1） 設(shè)計(jì)局部ER模式實(shí)體和屬性的定義：班級(jí)（班級(jí)號(hào)，學(xué)院名，專(zhuān)業(yè)名，班級(jí)人數(shù)）課程（課程代碼，課程名稱(chēng)，學(xué)時(shí)，學(xué)分，所屬專(zhuān)業(yè)，任課教師編號(hào)）教師（教師編號(hào)，姓名，職稱(chēng)，所屬系別）時(shí)間（上課時(shí)間，教學(xué)日，教學(xué)周，學(xué)期）教室（地點(diǎn)，容納人數(shù)，是否為多媒體教室 ）班級(jí)班級(jí)代號(hào)人 數(shù)專(zhuān) 業(yè)學(xué) 院課 程課程號(hào)課程名稱(chēng)學(xué)時(shí)學(xué)分教 室地 點(diǎn)多媒體人 數(shù)圖34 各個(gè)局部ER圖設(shè)計(jì)班級(jí)上課課程MN教員講授課程N(yùn)1圖35 聯(lián)系定義ER模型的“聯(lián)系”用于刻畫(huà)實(shí)體之間的關(guān)聯(lián)。一種完整的方式是對(duì)局部結(jié)構(gòu)中任意兩個(gè)實(shí)體類(lèi)型，依據(jù)需求分析的結(jié)果，考察局部結(jié)構(gòu)中任意兩個(gè)實(shí)體類(lèi)型之間是否存在聯(lián)系。若有聯(lián)系，進(jìn)一步確定是1：N，M：N，還是1：1等。還要考察一個(gè)實(shí)體類(lèi)型內(nèi)部是否存在聯(lián)系，兩個(gè)實(shí)體類(lèi)型之間是否存在聯(lián)系，多個(gè)實(shí)體類(lèi)型之間是否存在聯(lián)系等等。解釋如下：一個(gè)學(xué)生可以選擇多門(mén)課程學(xué)習(xí)，而一門(mén)課程有多個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)；一個(gè)教員可以教授多門(mén)課程，而一門(mén)課程只有一個(gè)教師選擇教授；（2） 設(shè)計(jì)全局ER模式所有局部ER模式都設(shè)計(jì)好了后，接下來(lái)就是把它們綜合成單一的全局概念結(jié)構(gòu)。全局概念結(jié)構(gòu)不僅要支持所有局部ER模式，而且必須合理地表示一個(gè)完整、一致的數(shù)據(jù)庫(kù)概念結(jié)構(gòu)。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)由于概念設(shè)計(jì)的結(jié)果是ER圖，DBMS一般采用關(guān)系型，因此數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程就是把ER圖轉(zhuǎn)化為關(guān)系模式的過(guò)程。由于關(guān)系模型固有的優(yōu)點(diǎn)，邏輯設(shè)計(jì)可以充分運(yùn)用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)規(guī)范化理論，使設(shè)計(jì)過(guò)程形式化地進(jìn)行。設(shè)計(jì)結(jié)果是一組關(guān)系模式的定義。（1） 導(dǎo)出初始關(guān)系模式表37 關(guān)系模式集班級(jí)（班級(jí)號(hào)，學(xué)院名，專(zhuān)業(yè)名，班級(jí)人數(shù)）學(xué)習(xí)（班級(jí)號(hào)，課程代號(hào)）課程（課程代碼，課程名稱(chēng)，學(xué)時(shí)，學(xué)分，所屬專(zhuān)業(yè)，任課教師編號(hào)）教師（教師編號(hào)，姓名，職稱(chēng)，住所）教室（上課地點(diǎn)，容納人數(shù)，是否為多媒體教室）排列（課程代碼，上課地點(diǎn)）（2） 產(chǎn)生子模式子模式是用戶(hù)所用到的那部分?jǐn)?shù)據(jù)的描述。除了指出用戶(hù)用到的數(shù)據(jù)外，還應(yīng)指出數(shù)據(jù)與概念模式中相應(yīng)數(shù)據(jù)的聯(lián)系，即指出概念模式與子模式之間的對(duì)應(yīng)性。如表38所示：表38 部分子模式學(xué)習(xí)子模式（班級(jí)號(hào)，課程代號(hào)，課程名）課程子模式（課程代號(hào)，課程名，學(xué)時(shí)，學(xué)分，所屬專(zhuān)業(yè)，任課教師編號(hào)，任課教師姓名） 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序（模塊）關(guān)系本系統(tǒng)中，各個(gè)模塊使用到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中的表的關(guān)系，如表39所示：表39 表和模塊關(guān)系圖 模塊 表系統(tǒng)登入模 塊主界面模塊教師設(shè)置模 塊班級(jí)設(shè)置模 塊教室設(shè)置模 塊課程設(shè)置模 塊課程申請(qǐng)模 塊自動(dòng)排課模 塊高級(jí)查詢(xún)模 塊系統(tǒng)權(quán)限模 塊教師表●●●●班級(jí)表●●●●教室表●●●●課程計(jì)劃表●●●●課程申請(qǐng)表●●●密碼表●●其中●表示該數(shù)據(jù)表和相對(duì)應(yīng)的模塊間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 算法設(shè)計(jì) 排課細(xì)節(jié)及需求排課細(xì)節(jié)需求大體上就是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者需要進(jìn)一步和用戶(hù)進(jìn)行協(xié)商，甚至要進(jìn)入用戶(hù)的單位深入了解情況，使得開(kāi)發(fā)出來(lái)的系統(tǒng)在任何一個(gè)環(huán)節(jié)都能滿(mǎn)足用戶(hù)的要求，甚至比用戶(hù)想象的更加完美。由于排課算法以及沖突檢測(cè)在細(xì)節(jié)上有很多限制，在設(shè)計(jì)之前我們做了詳細(xì)的討論和分析，得到排課系統(tǒng)有以下細(xì)節(jié)需求：（1） “公共基礎(chǔ)課和公選課優(yōu)先固定”，由于這兩種課一般由教務(wù)處制訂課程計(jì)劃，因此應(yīng)該在自動(dòng)排課之前將它們優(yōu)先固定。（2） “一師多課”沖突情況，即一位教師在同一時(shí)間內(nèi)排了一門(mén)以上的課。（3） “一室多課”沖突情況，即一個(gè)教室在同一時(shí)間內(nèi)排了一門(mén)以上的課。（4） “一班多課”沖突情況，即一個(gè)班級(jí)在同一時(shí)間內(nèi)排了一門(mén)以上的課。（5） “教室容量匹配”情況，即上課班級(jí)人數(shù)應(yīng)該與所在教室的人數(shù)匹配。（6） “合班和分班課程”情況，即在排課時(shí)要考慮像英語(yǔ)這樣的分班課和政治這樣的合班課如何排課。（7） “課程單雙周”情況，即某些總課時(shí)較少的課程，可以考慮在單周或雙周排課。（8） “同一課程間隔”情況，盡量讓同一課程在一周內(nèi)課時(shí)內(nèi)的排課分布均勻。（9） “課程優(yōu)先級(jí)”情況，盡量讓學(xué)分值高的和重要的課程排在黃金時(shí)間，課程優(yōu)先級(jí)低的排在其他時(shí)間。（10） “課程擴(kuò)充”情況，如果正常情況下無(wú)法滿(mǎn)足課程的需要，就要在晚上或者周六日進(jìn)行課時(shí)的擴(kuò)充。（11） “課程與教室匹配”情況，課程要求的條件必須與教室設(shè)備條件相匹配，是否需要多媒體授課等。 算法說(shuō)明（1） 變量定義及初始化獲取申請(qǐng)課程數(shù)量（appNum）及教室數(shù)量（roomNum），定義排課數(shù)組arr[weekday][time][roomNum][1]，其中排課數(shù)組中的各維數(shù)含義表示如下：Weekday：表示一周的天數(shù)，取值為0－5；Time：每天的上課時(shí)間，取值為0－4，分別為（1和2，3和4，5和6，7和8，9和10）；roomNum：教室的編號(hào)；最后一維表示課程的碼值，碼值是課程的唯一標(biāo)識(shí)，排課數(shù)組的這一維記錄了某天某個(gè)時(shí)候某個(gè)教室所上的課程，是沖突檢測(cè)的唯一根據(jù)；定義申請(qǐng)課程數(shù)組app（appNum），數(shù)組的下標(biāo)表示申請(qǐng)碼，數(shù)組值表示申請(qǐng)課程的內(nèi)容，包括教師姓名，班級(jí)名稱(chēng)，周課數(shù)，課程名稱(chēng)。遍歷申請(qǐng)數(shù)組，計(jì)算總的周課數(shù)totalCourseNum。（2） 排課算法① 判斷周課數(shù)totalCourseNum是否為0，為0則排課結(jié)束，否則進(jìn)行②；② 循環(huán)遍歷申請(qǐng)數(shù)組app，如果app[i].courseNum=0，即當(dāng)前課程的周課數(shù)totalCourseNum為0，則跳出循環(huán)，否則安排當(dāng)前課程；③ 安排課程：檢測(cè)排課數(shù)組arr[weekday][time][roomNum][0]是否為0（為0表示還未排課）并且教室合適而且沒(méi)有沖突則排課成功，將當(dāng)前申請(qǐng)數(shù)組app[i].courseNum1，總的周課數(shù)totalCourseNum 1，否則進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。調(diào)整過(guò)程如下：首先對(duì)roomNum進(jìn)行查找，看是否有合適的教室；其次看是否是非周末，并且是上下午第一節(jié)課，如果是則推遲到下一節(jié)繼續(xù)查找；接著看是否是周1至周4并且為上下午最后一節(jié)，如果是則推遲到第二天并且提前到前一節(jié)課繼續(xù)查找；然后看是否是周五并且是上下午最后一節(jié)，如果是則推遲到周一并且推遲到下一節(jié)課繼續(xù)查找；再看是否是周一至周四并且時(shí)間是晚上，如果是則推遲到第二天的上午第一節(jié)課繼續(xù)查找再看是否是周五并且時(shí)間是晚上，如果是則推遲到周六是上午第一節(jié)；最后看是否是周六并且時(shí)間是